第6章电视信号接收与显示原理

第6章电视信号接收与显示原理黑白电视接收机分三大部分：通道部分、扫描部分、电源部分。输入电路高放混频本振高频调谐器中放视频检波视频前置视频输出伴音中放鉴频低放扬声器AGCANC中放视放同步分离同步放大AFPC行振荡行激励行输出积分电路场振荡场激励场输出高中压电源黑白电视接收机原理框图§6.1模拟电视信号的接收PAL彩色电视接收机的组成信号通道高频调谐器中频放大器伴音通道图像通道（PALD解码器）亮度通道色度通道副载波恢复电路解码矩阵自动色度控制（ACC），自动消色器（ACK）等扫描电路同步分离行、场扫描电路电源低压开关电源高压、中压整流电源主控系统红外遥控微处理器PAL彩色电视接收机方框图6.2模拟电视机高频、中频电视信号处理6.2.1高频电视信号的接收高频调谐器——从天线接收的电信号中选出所需频道的高频电视信号，经放大、混频，获得图像中频和伴音中频电视信号。甚高频频段（VHF）:48MHz~223MHz超高频频段（UHF）:470MHz~960MHz图像中频（PIF）:38MHz伴音中频（SIF）：31.5MHz混频通过超外差本振与电视（图像、伴音）高频信号混频产生（图像、伴音）中频电视信号：例如12频道：254.25－216.25＝38[MHz]254.25－222.75＝31.5[MHz]PIFLOpfffSIFLOSfffpfsf3831.5LOf输入电路高频放大混频本振电调谐PIFSIF将高频电视信号变为中频电视信号的好处：1.中频频带固定，便于控制频响，易于改善选择性。2.在较低的频率下，易于实现高的放大增益，也不会反馈到高放级而引起自激，因此可以提高灵敏度。输入电路：——实现天线、馈线与高频放大器之间的阻抗匹配。——降低干扰信号幅度，提高选择性。（干扰：中频干扰，镜像干扰，交调干扰，VHF高低频道干扰，UHF对VHF频道干扰，拍频干扰，本振辐射干扰。）高频放大：——通频带与电视信号频带相适应，各频道有足够的增益。——足够的线性动态范围。——低噪波系数。噪波系数：整机噪波系数与各级噪波系数的关系：降低输入电路与前级噪波系数，提高前级增益。输号输号FN入信的信噪比出信的信噪比32111211FFFFPPPNNNNKKK本振：要求本振频率稳定，采用自动频率微调（AFT）抑制本振频率漂移。电调谐用反向偏压的变容二极管作为LC振荡回路的电容器，用连续可调的直流电压改变变容二极管的结电容，实现本振回路的调谐。高频混频中放检波本振鉴频高频电视信号至视放变容二极管调谐电路调谐关系：Rw↑→U↑→Cj↑→fo↑频率覆盖的频段划分调谐器频率从最高频变化到最低频，其比值称为频率覆盖系数Kf:对于VHF频段：Ch1fmin=52.5MHzCh12fmax=219MHz需调谐回路的覆盖系数为：则要求变容二极管的变容比为：目前器件尚达不到，所以单从调整变容二极管电压覆盖1-12频道是不可能的，故设计电路如右。开关K打到-4V时，开关二极管导通，电感线圈短路，电感量减小，对应高频段（6-12频道）；开关K打到+12V时，开关二极管截止，电感量较大，对应低频段（1-5频道）。这样变容二极管变容比降低。这在电路上有一个三联开关。而UHF频段Ch13fmin=474MHz,Ch56fmax=954MHz所需调谐回路的覆盖系数较小，电调谐回路不需分段。1-56-12UHF+12V-4VVDVDBW+30V2200pFKW用来选台，若+30V没有，则收不到台。K用来频段选择。VD为开关二极管。VDB为变容二极管。6.2.2中频电视信号的放大接收机的灵敏度主要取决于中放电路增益，电视机各级增益分配：高频调谐器——25dB,中放——72dB,检波——-12dB,视放——40dB。中放电路由3～4级差分放大器组成增益：——分立器件：60～70dB——集成电路：40～50dB（乘法检波器，负担小）中放幅频特性：fPIF0.750.750dB-6dB-3dBfSIF39.53833.57fSCIF31.530-30dB以下约5MHz-50dB以下fACB6.5MHz8MHz0.75MHz0.25MHz0.5MHz不传送fpfs对比：发射机幅频特性①表示接收机图像中频准确地对应于A点（斜线的中点）——所希望的平滑的幅频特性；②表示接收机中频对应于B点——高频衰减；③表示接收机中频对应于C点——高频加强，低频相对减弱。中放幅频特性的数学分析()00001cosΩ2cosΩ2coscosΩsinsinΩ＋－＝＋＋cmmcmmmmutUtUtUUttUtt通过同步检波，双边带部分和单边带部分均得到正确复原。设图像中频为，当时，中放幅频特性为1(对应于A点)；双边带部分的中频放大：0Ω0ΩΩ＝()000000000011cos1cos1cos2211coscoscos2211coscos22coscossinsin＋（－）＋（＋）-＝＋＋-－＋＋-＝＋＋cmmmmmmcmmmmmmmmmmcmmmmmutUtUtUtUtUtUtUtUtUUttUtt单边带部分的中频放大：自动增益控制（AGC）天线接收信号强度100uv~200mv，中放AGC40dB,高放AGC20dB声表面波滤波器（SAWF）——位于高、中频电路之间，实现中放幅频特性。输入IDT输出IDT负载信号源SAW压电介质基片吸声材料吸声材料电—声/声—电转换IDT——叉指形换能器6.2.3视频信号检波001101100()coscossinsin()cos1()()()coscos2cos21sinsin2sin2cmmmmmSDcmmmmmutUUttUttutUtutKututKUUUttKUtt双边带部分的中频放大：＝＋＋＝准同步检波：＝＝＋限幅放大器模拟乘法器低通滤波器图像中频信号视频信号()ut1()ut由于中放输出信号存在载波正交分量，需要采用同步检波器。1100211()coscossinsin2201()cos2()coscossinsinSDcmmmmmSDcmmcmmmmutKUUUtKUtutKUUUtutUUttUtt滤除次谐波分量：＝＋调整外接调谐回路，使＝，得检波输出：＝＋通过后续电路的钳位和增益调整可完全复原视频信号。单边带部分的中频放大：＋＋类似上面的证明，得到与双边带部分一样的检波输出。6.3模拟电视机视频电视信号的处理PALD解码器:由亮度通道、色度通道和副载波恢复电路组成。5步信号处理过程：1.亮色分离2.色同步信号与色度信号的分离3.红、蓝色度分量的分离4.同步检波，将色度信号变换成色差信号5.解码矩阵，将亮度信号、色差信号变换成3基色信号6.3.1亮度信号处理1.亮色分离（1）频带分离法CVBS通过中心频率为彩色副载频的窄带陷波器滤除色度信号主要能量。CVBS通过中心频率为彩色副载频的带通滤波器分离出色度信号。scf亮度信号CVBS色度信号和色同步信号scf优点：简单，成本低。缺点：亮色分离不干净，残存亮色互串现象。高频亮度信号受损，图像清晰度下降。自动清晰度控制（ARC）电路：当彩色电视机接收黑白电视信号或彩色电视信号色度很弱时，为了能收看到全清晰度的黑白图像，副载波陷波电路自动断开。（2）梳状滤波法（见第3章）2.延迟:亮度通道带宽6MHz，色度带通滤波器带宽2.6MHz，信号延时与带宽成反比，为使亮度信号与色度信号同时到达解码矩阵，在亮度通道中插入0.5us~1us的延迟电路。3.放大与频率补偿:亮度信号带宽6MHz，需要宽频带亮度放大器，及高频增益补偿；放大器的增益和直流电平可调，前者可改变对比度，后者可改变亮度。6.3.2图像清晰度增强由于信号通路高频衰减和孔阑效应，使图像水平清晰度下降。电视信号的水平清晰度主要决定于亮度信号的特性。对亮度信号进行水平清晰度增强。方法：1.轮廓校正低频大幅度信号的边缘校正高频小幅度信号的细节校正——通过校正电路实现。2.扫描速度调制——通过驱动显像管的速度调制线圈实现。加速加速减速原信号校正前校正后合成磁场边缘微分6.3.3色度信号处理1.带通放大器与自动彩色控制（ACC）电路为保证色度信号幅度稳定，用色同步信号峰值检波取得的控制电压，控制色度带通放大器的增益。2.色度信号与色同步信号的分离由行同步脉冲经过一定的延时产生门控脉冲，控制交替导通的色同步消隐电路和色同步选通电路。3.u(t)和v(t)分离通过梳状滤波器进行频谱分离（见第3章）4.同步检波用两个模拟乘法器组成同步检波器（见第3章）5.副载波恢复电路ec(t)+eb(t)色同步选通鉴相器低通压控晶振副载频放大移相半行频选通放大双稳PAL开关移相U检波V检波+90-900180090行同步脉冲ACCACKPAL识别信号（P脉冲）0-900001800+90090000180ACK——自动彩色消除eb(t)6.4电视图像的同步、扫描与显示6.4.1同步信号的分离幅度分离：采用限幅切割方法将复合同步信号与图像信号分离；频率分离：利用微分电路和积分电路将行同步信号与场同步信号分离。复合同步信号分离先钳位后限幅，克服图像内容变化和低频干扰的影响。采用晶体管由截止到导通的正向分离方式，以保证同步信号前沿的准确性。－ERcRC－E~06.4.2CRT扫描电路1.作用为偏转线圈提供行、场扫描电流；为显像管提供行、场消隐脉冲；提供电视机所需的一些电压及控制脉冲。2.特点积分电路分离出来的场同步信号比较干净，采用直接同步方式，直接控制场振荡，使场扫描同步。微分电路分离出来的行同步信号夹杂着脉冲干扰，采用间接同步方式，通过32fH压控振荡器、分频器、自动频率相位控制（AFPC），控制行振荡，使行扫描同步。场偏转线圈以电阻分量为主，行偏转线圈以电感分量为主，为获得锯齿波电流，场激励信号为脉冲锯齿波，行激励信号为方波脉冲。行输出电路工作在高反压、大电流状态，由分立元件组成。扫描需要非线性失真校正。6.4.3行输出电路T1——行推动变压器；LH——行偏转线圈；VT——行输出管；LT——行线性调节器；VD——阻尼二极管；C——逆程电容；Cs——S形校正电容；T2——行输出变压器。L’LHLTT1T2CsLHLTCVDVT+EL’THt/2THrTHttttUbIyUct1t2t3t4t5t6UcmVTVDLHEC等效电路正程后半段：由VT、LH、E完成逆程：由LH、C自由振荡完成正程前半段：由VD、LH、E完成~1218102rHtcmrTLCusTuEEET高压、中压及部分低压的产生行输出变压器将行逆程脉冲变压、整流和滤波，得到彩色显像管所需的高压（20kV~30kV），中压（加速极电压几百伏，聚焦极电压几千伏），视放管所需的中压（100～200V），以及部分低压。优点：简单实用，扫描中断高压自动消失，保护显像管。扫描非线性失真校正——场扫描非线性失真校正——行扫描非线性失真校正6.4.5显像管及其显示原理参见第２章6.5采用数字处理技术的电视机6.5.1数字处理电视机的组成从生产成本考虑，数字化处理只对视频检波后、视放末级前的视频信号，以及伴音鉴频后、功放前的音频信号进行；抽样频率选为彩色副载频的4倍：fs=4fsc降低由于量化产生的副载波的高次谐波与采样频率产生的差拍对亮度信号的干扰。fs-2fsc=2fscfmax——无影响fs-3fsc=fsc——色度差拍干扰落入亮度频谱空隙fs-4fsc＝0——能量很小，可忽略同步分离，行场扫描及同步部分以数字方式进行；调谐器的选台、遥控及视频、音频控制以数字方式进行；数字处理电视机的优点：提高图像质量（亮色分离较